从2021年开始,4D毫米波雷达在汽车行业迅速蹿红。一时间,大陆集团、Waymo、安波福、华为等科技巨头纷纷推出新品,同时也引发了傲酷、苏州毫米波、安智杰等诸多新兴玩家纷纷押注布局。2022年,这一新兴技术发展势头或更为强劲。就在不久前,4D毫米波雷达解决方案提供商几何伙伴获得博世旗下博原资本独家投资,再度呈现了行业对于此技术领域的看好。也可以说,4D毫米波雷达正加速而来。
4D毫米波雷达应用场景图(珠海上富电技)
4D毫米波雷达“走红”背后
新生事物的兴起通常跟两大因素相关,一是原有技术局限,二是市场所需,4D毫米波雷达也不例外。
作为核心技术之一,毫米波雷达由于具备全天候全天时的探测能力,再加上通过直接测量距离和速度,更容易实现对目标运动状态的检测,正逐渐在越来越多的新车上搭载。然而面对L3以及更高级别自动驾驶,传统毫米波雷达的短板逐步呈现。它存在无法高密度点云成像,不能有效地解析目标的轮廓与类别、角分辨率低、不能检测静止目标等技术局限,难以满足自动驾驶向上发展需求。
尽管激光雷达目前也被行业所看好,但成本巨高不下且量产门槛高是其目前暂且无法解决的痛点。随着智能网联汽车渗透率快速攀升,更高性能的毫米波雷达被市场所需。
在此背景下,4D毫米波雷达应势而生,增加了对目标高度维度数据的探测和解析,实现了距离、方位、高度以及速度四个维度的信息感知,可以有效地解析目标的轮廓、类别等等,并具备高角分辨率,完美弥补了传统毫米波雷达的短板。“一个直观的数据,传统的雷达无法识别150米以外静止的易拉罐,但是4D毫米波成像雷达可以看到。在数据方面,其可达到每秒32000个点云数据。”纳瓦电子CEO李建林曾表示。
传统毫米波雷达点云(左)和4D毫米波雷达点云(右),图片来源:傲酷
此外,价格方面,4D毫米波雷达的价格在100-150美元之间,中短期内量产成本远远低于激光雷达。因此,4D毫米波雷达会在追求极致性价比,不能规模采用激光雷达,但又需要有激光雷达的部分优势功能如静止目标检测等的城市L3、AVP等场景下,迅速占据重要位置。
商业化加速,新老玩家同台竞技
对于毫米波雷达而言,4D成像雷达带来的改变无疑是革命性的。正是看到这一点,近两年国内外新老玩家快速发力,不少已宣布量产规划。
据了解,早在2019年,以色列公司Arbe发布了采用专利芯片组技术的车规级4D成像雷达测试版产品——Phoenix。此后,Waymo、大陆集团、采埃孚、安波福、博世等国际科技巨头开始陆续宣布相关动态。
其中,Waymo于2020年宣布在第五代自动驾驶感知套件中推出4D成像雷达;大陆集团在2020年宣布2021年其首个4D毫米波雷达量产解决方案,并表示宝马将成为首家量产搭载汽车制造商;安波福在2021年初宣布推出下一代L1至L3 ADAS平台,并表示在传感器套件中,采用了毫米波雷达、摄像头和激光雷达的融合感知方案,其中就包含了首款4D毫米波雷达。采埃孚2021年宣布从上汽集团获得4D长距离成像雷达技术的生产订单,2022年正式供货。博世2021年在中国市场首次对外亮相第五代雷达至尊版,即4D成像雷达。
采埃孚4D长距离成像雷达应用场景图(图片来源:采埃孚)
国内,不少企业也开始发力,如华为于2020年北京车展上展示了4D毫米波雷达;华域汽车于2021年表示已完成4D成像毫米波雷达产品的自主研发,计划于当年第四季度实现量产。此外,还有不少新玩家涌入布局,如Mobileye在2022年1月CES展上推出了全套的传感器,当中就包括4D毫米波图像雷达;安智杰则于2月初发布了4D毫米波成像雷达;苏州毫米波在投资者互动中表示,4D点云成像雷达正在按计划研发调试中;楚航科技、纳瓦电子、森思泰克、木牛科技、几何伙伴、珠海上富电技等也在布局,但具体的量产时间尚未公布。
安智杰4D毫米波雷达(图片来源:安智杰)
另外,还有一个新的玩家值得一提,那就是傲酷(Oculii),据了解该司的4D毫米波雷达解决方案已应用在与长城汽车联合打造的无人物流车上,同时还定点多家OEM的量产项目,在行业内拥有一定影响力。2021年,傲酷被安霸所收购。
傲酷与长城汽车联合打造的无人物流车搭载了5个4D成像雷达(图片来源:傲酷)
从目前来看,4D毫米波雷达已进入小规模量产导入阶段,前期依然是外资科技巨头占据主导,不过我们看到,国内企业行动亦较为快速,未来可期。各大厂商军备竞赛背后,一定会是4D成像雷达的技术愈发成熟,搭载率向上攀升。据中金公司预计,至2025年中国车载4D成像雷达市场规模在悲观、中性、乐观情况下有望分别达到1.9、3.6、5.4亿美元,2022E-25E CAGR分别达到34%、64%、88%。
未来可期,但仍需强化“内功”
4D毫米波雷达作为车规级安全件,开发周期非常长,要有足够的时间来完成系统设计、测试验证等环节。通常来讲,开发一款雷达要5年的时间,如果是走定制芯片的路线,可能会更长。因此,要真正做到4D高清成像且实现规模量产并不是易事。
傲酷CMO&亚太区总裁郄建军曾指出,要做到4D高清成像必须要解决以下几个问题:一是要有高度这一维度的准确数据以实现立体成像;二是要能够分辨开来距离的很近的车、人等,要求的角分辨率很高,要实现1度及以下角分辨率(目前4D毫米波雷的水平角分辨率多为1°);三是较强的抗干扰性,尤其抗多径干扰的能力,保证成像清晰不受影响;四是要跟踪分类,通过雷达直接对大小车型、行人等进行分类。
据介绍,在一般的4D雷达成像方案中,主要是依靠增加芯片、天线等硬件来实现。如Arbe、Vayaar、Unhder等采用的方案就是将多发多收天线集中在一个芯片中,通过专门的4D毫米波雷达芯片实现同样的功能。但由于这种方案天线太多,互相之间会干扰,噪声很大,做成的4D成像雷达探测距离往往都不会很远,干扰难以去除,且角分辨率到了一定程度有天花板。
还有部分公司采用基于77GHz/79GHz标准雷达芯片的多级联方式来实现,从而提升功率和角分辨率。但这种方案的弊端是雷达的尺寸大,不利于装车,功耗特别大,散热很难。另外由于这些方案往往需要采用更多的芯片硬件,成本也会成倍增加。
因此,对于4D毫米波雷达而言,商业化正当时,但挑战依然不小,仍然需要强化内功。
主营产品智能感知雷达:前向雷达、角雷达、4D雷达 摄像头:智能摄像头、卫星摄像头、前视摄像头、环视摄像头 集成感知传感器:摄像头与超短距雷达集成传感器 车内感知:乘员分类系统 感知软件:传感器融合软件、人工智能与机器学习感知软件 高级计算区域控制器、中央车辆控制器、高性能计算平台 高级驾驶辅助系统ADAS系统:驾驶辅助系统、自动驾驶辅助系统 ADAS软件:感知软件、驾驶决策与控制软件 自动泊车:泊车距离警告、低速自动紧急制动、倒车辅助、自动泊车辅助、遥控泊车辅助、记忆泊车辅助、智能召唤 数字座舱车载信息娱乐系统 车内感知系统 实时视觉系统:环视监控、电子后视镜 音频系统 座舱控制器 软件与服务汽车软件平台:中间件、容器编排、实时调度、分析软件、网络安全、OTA更新、人工智能开发运维工具 ADAS软件 汽车软件开发与验证服务 连接系统低压连接系统:连接器、端子、密封件、针座 高压连接系统:高压互连件、高压充电接口 高速数据连接系统:高速数据连接器、高速数据端子、线缆总成、针座 安全约束连接系统:安全气囊连接器 电气中心:低压电气中心、高压电气中心、配电单元、电池断开单元
主营产品主动安全系统制动控制:线控制动系统、电动驻车制动器、电子稳定控制系统、集成式制动控制系统 制动系统:辅助制动模块 转向系统:皮带传动式电动助力转向系统、线控转向方向盘执行器、线控转向系统 底盘系统空气悬架系统 车桥系统:麦弗逊式大转角悬架车桥 底盘部件:控制臂、十字轴万向节、转向节与轮毂 主动阻尼系统:全主动阻尼系统 传统阻尼系统:频率选择性阻尼器、液压压缩限位器、液压回弹限位器 半主动阻尼系统:半主动阻尼系统、外置阀半主动阻尼器、内置阀半主动阻尼器、后桥半主动阻尼系统 机电系统:后轮转向系统、电机电控主动侧倾控制系统 底盘传感与状态监测:智能底盘传感器、道路状况监测系统 底盘控制软件:车辆运动控制软件 传动系统自动变速器:八速自动变速器、九速自动变速器 双离合变速器:七速双离合变速器、八速双离合变速器 混合动力变速器:八速插电式混合动力变速器 电驱动系统:电驱桥、同轴减速驱动系统、独立电驱减速器、电动梁式车桥、励磁同步电机 混合动力驱动系统 车桥驱动系统:单级取力单元、双级取力单元、发动机侧前桥驱动系统、车架侧前桥驱动系统 驱动车桥:驱动式整体梁车桥 传动系统部件:电动四驱断开系统 功率电子:逆变器、车载充电与DC/DC转换系统 增程系统 热管理系统 电子系统电子控制单元:变速器控制单元、电子阻尼控制单元 传感器 功率电子 汽车中央计算平台 自动驾驶与驾驶辅助系统驾驶辅助系统:L2级驾驶辅助系统、L2+级驾驶辅助系统、高阶自动驾驶辅助系统 智能摄像头 自动驾驶中央计算平台 数字化解决方案道路状况监测系统 智能底盘传感器 车载通信单元 诊断应用软件 诊断设备 ADAS/自动驾驶数据可视化软件 车辆运动控制软件
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